2. lecke. A légzsák mechatronikája

iDevice ikon A lecke célja
A légzsák működésének, fajtáinak, felépítésének megismerése.

iDevice ikon Követelmények
A hallgató legyen képes,
  • felsorolásból kiválasztani a légzsák feladatait,
  • ábra alapján azonosítani az egyes légzsákfajtákat,
  • ábra alapján elmagyarázni a kétfokozatú gyújtószerkezettel szerelt légzsák működésének folyamatát,
  • ábra alapján elmagyarázni az oldallégzsák és a térdlégzsák működését.

iDevice ikon Időszükséglet
A tananyag elsajátításához körülbelül 120 percre lesz szüksége.

iDevice ikon Kulcsfogalmak
  • légzsák,
  • kormány légzsák,
  • utas oldali légzsák,
  • oldal légzsák,
  • függönylégzsák,
  • térdlégzsák,
  • kétfokozatú gyújtószerkezet.

iDevice ikon 2.1 A légzsák feladatai
Tevékenység:

sorolja fel, mik a légzsák feladatai a jármű ütközésekor!

A légzsákot 1960-ban fejlesztették ki, de nem terjedt el azonnal, több év telt el mire kezdték a fontosságát felismerni. 1980-ban vezették be (1. ábra)



1. ábra Vezető oldali és utas oldali légzsákok felfúvott állapotban, felülnézetből.
forrás: http://www.km77.com/marcas/kia/carens_00/1gra/airbag.jpg

Egy balesetnél általában három ütközés történik: amikor a két jármű ütközik, másodjára az utasok ütköznek a műszerfallal vagy a kormánnyal, harmadjára a belső szervek a bordákkal vagy agyunk a koponyacsonttal. Ütközésnél nem a gyorsaság a fő probléma, hanem a hirtelen megállás. Ezért találták fel a légzsákot, aminek feladata, hogy az ütközés pillanatában felfújódjon és a vezető, illetve az utasok tehetetlenségéből eredő elmozdulását fokozatosan lassítsa le, továbbá megakadályozza az ütközésüket a kemény műszerfallal, kormánnyal és egyéb belső elemekkel. Ugyanakkor a légzsáknak gyorsan le is kell eresztenie, nem szabad nyomástartó, merev akadályt képeznie, ami további sérüléseket okozhatna. Így kisebb az esély a belső szervek károsodására is.

Nagyon fontos tényező, hogy a légzsák csak akkor segít, ha azt a biztonsági övvel együtt használják, másképp akár ölhet is. A vezető-, utas oldali és térdlégzsákok frontális ütközés esetén védelmet nyújtanak a súlyos fej-, mellkasi- és térd sérülésekkel szemben, viszont az autóbalesetek során az oldalról történő ütközés különösen veszélyes. Erre a tényre már a légzsák kifejlesztése után rájöttek a mérnökök. Ezért alkották meg az oldallégzsákot, később a függönylégzsákot, ami már nem csak az első üléseken utazókat védte meg, hanem a hátul utazókat is. Az oldalirányú ütközések jellemzően váll, fej, nyaki és medencecsonti sérülésekkel járnak.

Tevékenység:
  • Jegyezze meg, milyen események hatására aktiválódik a légzsák!
  • Fogalmazza meg, mi történik a légzsákkal az ütközés pillanatában, illetve röviddel az ütközés után!
Két jármű ütközésekor nagymértékű lassulás jön létre. Ezt a lassulást háromirányú gyorsulás érzékelő szenzorok mérik, amik a központi vezérlőben találhatóak. A karosszériába épített ütközésszenzorok (Crash Sensor) is érzékelik a balesetet. Ezek hatásakor a légzsák központi vezérlőjében a jelek összefutnak. A központi vezérlő meghatározza az ütközés erejét, irányát és kiadja a gyújtóimpulzust a megfelelő légzsákoknak. Eközben az övfeszítők is megkapják a jeleket. Az övek megfeszülnek, az utasokat pozícionálják, és a légzsákok átszakítják műszerfali légzsákfedőket.

Ha az ütközési sebesség nagyobb, mint 18km/h, akkor a légzsák kioldódik. Ha az ütközésérzékelők a kioldási értéknek megfelelő becsapódást érzékelnek, akkor a vezérlőegység aktiválja a légzsákot, amely felfúvódik. A felfúvódást mutatja be hat képen a 2. ábra.



2. ábra A légzsák felfúvódása
forrás: www.airbag24.hu

A felszabaduló gáznak még az előtt fel kell fújnia a légzsákot, hogy a test a légzsákba ütközne. A becsapódó test a kieresztő nyílásokon keresztül kipréseli a gáztöltetet a légzsákból. Mindez enyhíti az ütést és ennek során az ütköző test mozgási energiáját is felemészti.

Ha a gépjármű akkumulátora a baleset közben megsérül vagy lekapcsolódik, akkor egy kondenzátor energiatartalékként biztosítja a kioldóegység és a gyújtóáramkör működtetését.

iDevice ikon 2.2 A légzsákok fajtái
Tevékenység:

Az ábra alapján jegyezze meg, hogy melyik légzsák hol helyezkedik el a járműben!

A légzsákok elhelyezkedésük szerint lehetnek (3. ábra):
  • Kormány légzsák,
  • Utas oldali légzsák,
  • Oldal légzsák,
  • Függönylégzsák
  • Térdlégzsák
  • Egyéb légzsákok: öv légzsák,



3. ábra

Kormánylégzsák

Tevékenység:

A 4. ábra alapján magyarázza el a kétfokozatú gyújtószerkezettel szerelt légzsák működésének folyamatát!


A kormánykerék közepében elhelyezett légzsák (4. ábra). A légzsákban egy belehajtogatott nylon ballon található. (Az ábrán a nylon ballon nem látható, csak a gyújtószerkezet.) A nylont belülről egy neoprén réteg védi az aktivizálódáskor keletkezett esetleges forró gáztól. A légzsákot egy perforált, netán anyagban gyengített borító fedi, amely kiszakad, amikor a légzsák felfújódik. A légzsákokat a gázgenerátor fújja fel, amelyet a vezérlőegység indít be. A ballon hátoldalán egy precízen méretezett légszelep található, amely a felfújódás után gyorsan és ellenőrzötten leereszti a légzsákot.




4. ábra
Forrás: AUDI SSP-380


Az Audi TT Coupe ’07 első légzsákjai kétfokozatú gyújtószerkezettel vannak ellátva (4. ábra.) A kormánylégzsák gázgenerátorában két pirotechnikai gyújtószerkezet van elhelyezve. Az első gyújtószerkezetet aktivizálja a légzsák központi vezérlő rendszere. A gyújtótűz keresztülmegy a tárolón és meggyújtja a gyújtótöltetet. Ha a gyújtótöltet begyullad, és ha elég magas nyomás jött létre, a lángok áttörnek a perforált csövön keresztül.

Ezek után az első szilárd hajtóanyag töltet begyullad. A fejlődő gáz a fő égéskamrában átszakítja a biztosítólemezt és a szűrt gáz a légzsákba áramlik a gázkivezető furatokon keresztül. Eközben a ballon áttöri a kormánykerék középkonzolt. A ballon részlegesen felfúvódik. Miután egy meghatározott időköz lejárt, a központi vezérlő aktiválja a második gyújtószerkezetet.

Az égés által termelt gáz átáramlik a záró fedélen keresztül a fő égéskamarába és innen a szűrőn keresztül a ballonba, felfújja maximális méretére. A kétfázisú, vagy kétfokozatú légzsákok úgy vannak kialakítva, hogy az ütközés nagyságától, illetve a vezetőoldali légzsák esetében a vezetőülés helyzetétől függően két, egymástól különböző sebességgel fújódjon fel. A teljes méretű vezetőoldali légzsák 60-65 liter gázt tartalmaz.

Utas oldali légzsák

Tevékenység

Az 5. ábra tanulmányozza az utas oldali légzsák felépítését!
Hasonlítsa össze a 4. ábrán látható légzsákkal, keresse meg az azonos elemeket!

Az utas oldali légzsák az utas ülése előtt, a műszerfal borításában a kesztyűtartó felett kerül elhelyezésre, amelyet ütközéskor a kialakított varratnál átszakít. A ballon mérete és alakja különbözik a kormánylégzsáktól. Az utas oldali légzsák számos autónál egy kulcsos kapcsoló útján az indítókulccsal kikapcsolható, így az első utasülésen biztonságosan elhelyezhetők a Reboard rendszerű gyermekülések. Az Audi TT ’07 Coupe utas oldali légzsákja szintén kétfázisú, mint a kormánylégzsák (5. ábra).




5. ábra Utas oldali légzsák
Forrás: AUDI SSP-380


A két szilárd hajtóanyagú töltet integrálva van a nyomásálló gázpalackban, amiben el vannak választva egymástól. Az úgynevezett hideg gáz a nyomásálló gázpalackban megközelítőleg 250 bar nyomás alatt van. A palackban lévő gáz összetétele: 98% argon és 2% hélium.
Működése a 4. ábrán bemutatott kormánylégzsákéhoz hasonló.

Oldallégzsák

Tevékenység:

a 6. ábra alapján magyarázza el az oldallégzsák működését!


A kormánylégzsák és az utas oldali légzsák oldalirányú becsapódásnál kevésbé nyújtanak védelmet a gépkocsiban ülők számára. Emiatt a fejlesztések későbbi szakaszában már az oldallégzsákok kialakítására helyezték a hangsúlyt. Ezeket az első ülésekbe és a hátsó ajtókba építették be a gyártók. Minthogy az autók oldalt csak kisebb gyűrődő zónával rendelkeznek, az oldalirányú ütközések esetén sokkal kevesebb idő van az ütközés észlelésére, illetve a légzsákrendszer aktiválására és a légzsákok felfújására, mint az első légzsákok esetében. Az oldallégzsákok 10 ms alatt kell feladatuk teljesítésére készen állniuk.

Az utas biztonság kérdésére sokat adó gyártók különféle megoldásokat vonultattak fel az oldallégzsák elhelyezésére. Az oldallégzsák 1994-ben a Volvókban volt megtalálható először. A Volvo az ülésekbe építette a kioldószerkezeteket és a légzsákot, más gyártók az ajtóba is építik a berendezést. Előbbi előnye, hogy a vezető felől nyílik, azaz ebben az esetben van a legtöbb idő a felfújt állapot elérésére.

Az oldallégzsák kicsi, mindössze 12 liter térfogatú, mivel ennél nagyobb párna szerencsétlen kilövése már belső sérüléseket okozna.
Audi TT Coupe ’07 oldallégzsákja az ülésbe van építve (6. ábra.) Működése: A detonátor, ha gyújtóimpulzust kap a vezérlő rendszertől, begyújtja a gyújtó töltetet. A lángok átcsapnak a perforált lemezen és meggyullad a szilárd hajtóanyag, ami hirtelen gázképződést okoz. A gáz a fémszűrőn keresztül a gázkivezető furatokon a ballonba jut.




6. ábra
Forrás: AUDI SSP-380


Függönylégzsák


A függönylégzsákot 1998–ban találta fel a Volvo(7.ábra ) . Ez a szerkezet már egyformán védi az első és a hátsó utasokat is, mivel az A- oszloptól egészen a C-oszlopig ér. Általában a tetőkárpitba vagy az ajtóba helyezik el a gyártók.  Ha a jármű felborul, a sorozatos ütközések esetén optimális védelmet biztosít. Megvéd az üvegszilánkoktól, cserjéktől, bokroktól, ráadásul nem csak a fejet óvja meg, hanem a vállat, mellkast is, így egészíti ki az oldallégzsákot. A sorozatos töréstesztek bebizonyítják, hogy a függönylégzsák több mint 80%-kal csökkenti a fejsérülések kockázatát. Felfújási ideje kb.: 0,002 mp.




7. ábra Függönylégzsák
Forrás: Volvo


Térdlégzsák

Tevékenység:

a 9. ábra alapján magyarázza el a térdlégzsák működését!


Ma már található légzsák a műszer fal alatt, hogy megvédje a vezető és utasa térdét, medencéjét a sérüléstől, illetve segít abban, hogy a tehetetlen test ideális helyzetben maradjon, ne csússzon ki az öv alól. A térdlégzsák a Kia 1996-os modelljeiben volt először fellelhető. Kis sebességű ütközéseknél a térdsérülés a leggyakoribb.
Az Audi TT Coupé ’07 Észak-Amerikai piacára készített térdlégzsákokat a vezető és az első utas számára. (8.ábra.)




8. ábra
Forrás: AUDI SSP-380

A vezető oldali térd légzsák kormány alatt helyezkedik el. Az első utas oldalán levő térdlégzsák a kesztyűtartó alatt kapott helyet. A térdlégzsák gázgenerátorának működése más, mint a korábban ismertetett típusoké. Nem található benne szilárd hajtóanyag, sem gyújtótöltet. A hibrid gáz generátorban hélium gáz van, megközelítőleg 600 bar nyomású. A légzsák vezérlő aktiválja a gázgenerátor detonátorát. A detonátor lökéshulláma eltöri a biztosító lemezt és a hélium gáz kiszökik a palackból a szűrőn és a gázkivezetőkön keresztül a ballonba, ami által felfújódik.




9. ábra
Forrás: AUDI SSP-380


Önellenőrző kérdések
1. Jelölje meg, hogy az alábbiak közül melyek a légzsák feladatai ütközéskor!
Az ütközés pillanatában felfúvódjon fel.
Az utasok elmozdulását fokozatosan lassítsa le.
Ütközés után meg kell tartania a benne levő nyomást.
Megakadályozza az utasoknak a jármű részeihez való ütközését.



iDevice ikon
2. Az alábbi ábra alapján azonosítsa az egyes légzsákfajtákat! Írja be a megfelelő számot az egyes megnevezések elé! (Az öt számból négyet kell beírnia!)


Függönylégzsák
Térdlégzsák
Oldallégzsák
Utasoldali légzsák


  

iDevice ikon
3. Az alábbi ábra alapján magyarázza el a kétfokozatú gyújtószerkezettel szerelt légzsák működésének folyamatát!



iDevice ikon
4. Az alábbi ábra alapján magyarázza el az oldallégzsák működését!



iDevice ikon
5. Az alábbi ábra alapján magyarázza el a térdlégzsák működését!



iDevice ikon Források